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污水、污泥等废弃物在厌氧处理过程中，释放出含有CH4的废气。厌氧条件下，甲烷能够与亚硝酸盐或硫酸盐等发生氧化还原反应，甲烷失电子氧化为二氧化碳。工业废水如造纸废水、印染废水和制药废水等往往含有大量的亚硝酸盐或硫酸盐。废水中的亚硝酸盐或硫酸盐可以作为氧化剂氧化甲烷。甲烷与亚硝酸盐/硫酸盐的氧化还原反应实质是电子转移，通过外加电压输入能量，可以辅助电子转移，提高转化速率。本研究构建甲烷厌氧氧化生物体系和电辅助生物体系，考察甲烷氧化效果，解析微生物群落和演替特征，研究物质转化和反应途径，以期实现含甲烷废气与含亚硝酸盐和硫酸盐废水的协同去除。主要研究结果如下: (1)构建甲烷氧化-亚硝酸盐/硫酸盐还原生物体系(MNS)，电辅助-生物体系(E-MNS)。各生物体系对甲烷均有较好的去除效果，最大转化率分别为0.68mg/d(MNS)和4.18mg/d(E-MNS)。电子受体种类和浓度、电压影响甲烷的转化速率和转化量。当亚硝酸盐浓度为1500mg/L，硫酸盐浓度为2500mg/L，温度为30℃，pH值为7时，MNS体系甲烷减少率最高，为16.56％。电压为1.6V，温度为30℃，pH值为7时，E-MNS体系甲烷氧化效果最佳，为45.6％。电辅助促进电子传递，甲烷转化速率提高了近5倍，转化量提高57mg。 (2)采用分子生物学方法解析各个生物体系微生物群落结构，不同体系功能菌种类存在差异。MNS体系中Diaphorobacter,Hyphomicrobium，Thermomonas，Paracoccus完成反硝化;Desulfosporosinus，Desulfobulbus，Desulfomicrobium，Desulfotomaculum，Desulfuromonas完成硫酸盐还原;甲烷氧化由甲烷氧化细菌（Methylocaldum，Methylocystis）和甲烷氧化古菌（Methanosarcina，Methanococcoides,Methanomicrobia）共同完成。E-MNS体系中，除了MNS体系检出的Hyphomicrob ium,Thermomonas,Desulfosporosinus,Desulfomicrobium,Desulfotomaculum,Methylocaldum,Methylocystis,Methanosarcina,Methanococcoides，Methanomicrobia功能菌以外，电活性古菌Methanobacterium完成甲烷氧化，反硝化与硫酸盐还原过程分别由电活性细菌Dechloromonas和Desulfovibrio，Desulfobulbus，Desulfuromonas完成。随着反应时间延长，功能菌的丰度增加。 (3)对于MNS体系，接近25％的甲烷转化为二氧化碳，溶解于液相中的总有机碳(TOC)和总无机碳(IC)分别为6.28％和66.27％。其余转移到固相或被微生物利用。11.53％的硫酸盐转化为H2S，12.21％转化为S2-溶于水中。大部分硫酸盐（接近75％）转化为硫单质或被微生物利用。大于75％的亚硝酸盐转化为氮气，大约为24％转移到固相或被微生物利用，极少部分(＜1％)转化为氧化亚氮。E-MNS体系中，甲烷和亚硝酸盐转化比例与MNS体系类似，硫酸盐更多的转化为硫单质或被微生物利用。 (4)MNS体系中，甲烷氧化、亚硝酸盐反硝化和硫酸盐还原的过程为:甲烷氧化细菌Methylocaldum，Methylocystis和甲烷氧化古菌Methanosarcina，Methanococcoides和Methanomicrobia共同将甲烷氧化为二氧化碳，中间产物为甲醇和其他溶解性有机物;硫酸盐还原菌Desulfosporosinus，Desulfovibrio，Desulfobulbus，Desulfotomaculum，Desulfomicrobium，Desulfuromonas和亚硝酸盐还原菌Diaphorobacter，Achromobacter，Thermomonas利用甲烷氧化过程释放的能量和电子，分别将硫酸盐和亚硝酸盐还原，硫酸盐的还原产物为S2-和硫单质，亚硝酸盐反硝化的产物为氮气和氧化亚氮。E-MNS体系中，甲烷转化、亚硝酸盐和硫酸盐还原过程与MNS体系类似，除了MNS体系中检出的功能菌以外，电活性反硝化菌Dechloromonas，电活性硫酸盐还原菌Desulfovibrio,Desulfobulbus，Desulfuromonas，以及电活性甲烷氧化菌Methanobacterium参与并促进甲烷氧化、反硝化和硫酸盐还原过程。